唐洪杰

（臨沂市農(nóng)業(yè)科學院，山東臨沂 276012）

0 引言

甘薯在中國既是重要的糧食作物，也是主要的經(jīng)濟作物，可作為加工、飼料和工業(yè)原料，因其適應(yīng)性和抗逆性強，并且耐瘠薄、價值高在中國不同地區(qū)大量種植[1]。甘薯在山東省常年種植面積在40 萬hm2左右，是當?shù)刂饕Z食和經(jīng)濟作物，對山東省丘陵和山區(qū)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起到關(guān)鍵性的作用[2]。當前，甘薯種植生產(chǎn)逐漸趨于穩(wěn)產(chǎn)階段，在這樣的前提下，通過研究科學合理施肥技術(shù)，提高甘薯肥料利用效率，促進養(yǎng)分吸收管理，是實現(xiàn)甘薯高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)研究的重要手段。因此，通過技術(shù)手段提高肥料利用率，促進作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，達到提高產(chǎn)量目標是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問題。

近年來，已經(jīng)有一些研究把納米碳作為肥料增效劑應(yīng)用到作物上。有研究發(fā)現(xiàn)將納米碳材料施用在粒級＞2 nm的土壤中時，有利于土壤水穩(wěn)定性團聚體的形成，并且團聚體數(shù)量與施用納米碳含量呈正相關(guān)性，從而在一定程度上來提高了土壤容重，致使土壤中大孔隙的數(shù)量降低，而中小孔隙的數(shù)量大大增加，進而削弱了外界對水分吸附的影響，從而使土壤保水性提高[3]。溫善菊等[4]研究了將納米碳施入土壤中進行淋溶試驗發(fā)現(xiàn)，與對照比較土壤中鉀元素的含量提高顯著。納米碳在土壤中與水結(jié)合形成超導材料，致使土壤的電動電位增強，促進土壤中營養(yǎng)元素的活化、釋放[5]，由此起到生物泵的作用，使植物吸收水分和養(yǎng)分的能力提高。納米碳的添加可以增強植物的光合作用，有利于植株的生長發(fā)育[6]。陸長梅等[7]將納米材料應(yīng)用在大豆上進行試驗，試驗結(jié)果顯示，納米碳能夠有效促進大豆根系活力、吸水能力的提高。劉鍵等[8-10]將納米碳應(yīng)用到肥料中進行研究，將其添加到普通尿素中有明顯的增產(chǎn)效果，能促進水稻、小麥等作物的生長，增加作物的產(chǎn)量。同時，納米材料通過對植物體內(nèi)酶活性調(diào)節(jié)，提高了葉片光合性能，有利根系和植株生長，有效促進作物產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高[11-13]。納米碳能夠有效提高葉綠素含量，應(yīng)用到蔬菜上可以有效提高其產(chǎn)量[14]；劉少泉等[15]研究得出，適量增施納米肥料助劑可促進白菜生長發(fā)育，能夠有效促進白菜產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高。另外，納米碳在改善土壤構(gòu)型和水肥利用及活化土壤養(yǎng)分等方面也展現(xiàn)出良好應(yīng)用前景[16-18]。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)論分析，通過在原有施肥模式基礎(chǔ)上，添加肥料增效劑有利植物生長發(fā)育、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、促進作物高產(chǎn)高效，因此該施肥技術(shù)方法是提高肥料利用率的有效途徑[19-20]。

試驗在常規(guī)施用復合肥的基礎(chǔ)上，通過以不同方式添加納米碳增效劑進行對比試驗，研究其對淀粉型和鮮食型不同類型品種的甘薯農(nóng)藝形狀、產(chǎn)量及品質(zhì)變化的影響，以期探明復合肥料配施納米碳增效劑對甘薯的增產(chǎn)增效作用，為納米碳增效劑在肥料上的應(yīng)用和制備新型肥料提供理論依據(jù)及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)在臨沭縣金薯地有限公司甘薯試驗基地，該基地地勢平坦，土層深厚，質(zhì)地為沙壤土，土壤容重為1.2 g/cm3，pH 6.2；土壤肥力中等，含有機質(zhì)12.4 g/kg、堿解氮46.4 g/kg、有效磷43.5 g/kg、速效鉀179.4 g/kg。

試驗地于2021年4月下旬均勻撒施金正大硫酸鉀復合肥(N:P2O5:K2O=13:10:20)750 kg/hm2作基肥，機耙起壟，壟距85 cm左右、壟高30 cm左右；試驗的納米碳溶液用量和施用時間按設(shè)計方案執(zhí)行，5 月上旬移苗栽插，株距20 cm，行距85 cm，密度約為57000株/hm2，除試驗處理及調(diào)查外，其他管理與常規(guī)管理一致。10月中下旬收獲，生長期160 d[21]。

1.2 試驗材料

供試作物為甘薯，鮮食型品種‘煙薯25’和淀粉型品種‘商薯19’（由臨沂市農(nóng)業(yè)科學院提供）；納米碳溶液（含量5%，按照1:1000倍稀釋實施）；金正大復合肥料（均衡型、高鉀型復合肥作為底肥）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗選取鮮食型和淀粉型2個品種，設(shè)置2個相對獨立的試驗，每個試驗設(shè)4 個處理，3 次重復。田間試驗具體設(shè)計見表1。每處理小區(qū)長5 m、寬4.25 m，面積21 m2，種植5行，每行23株，合計115株。

表1 納米碳肥溶液試驗設(shè)計處理表

1.4 調(diào)查方法與測定項目

1.4.1 農(nóng)藝形狀調(diào)查薯苗栽插后10 d調(diào)查成活率；60 d后在各小區(qū)分別選取連續(xù)的5 株，測定葉綠素SPAD值，同時進行基部分枝、蔓長、結(jié)薯習性等主要農(nóng)藝性狀的測定[21]。

1.4.2 產(chǎn)量和品質(zhì)測定收獲后，每小區(qū)選取連續(xù)的10株分別調(diào)查大薯(＞250 g)、中薯(100～250 g)、小薯(50～100 g)的數(shù)量。統(tǒng)計單株結(jié)薯數(shù)、鮮薯重，計算商品薯率、產(chǎn)量[20]。

干物率測定：取中等大小的薯塊（取樣不少于500 g），切片、70～80℃烘至恒重，計算干物率[20]。

品質(zhì)測定：可溶性糖和總淀粉含量用蒽酮比色法進行測定，維生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

商品薯率：重量50 g 以上且無病斑、無裂紋、無畸形等有商品價值的薯塊重量占鮮薯總重量的百分比[20]。

SPAD值測定：SPAD-520 型葉綠素儀進行測定[22]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用SPSS 19.0軟件進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對薯苗成活率的影響

試驗結(jié)果（表2）表明，‘商薯19’和‘煙薯25’薯苗，用納米碳肥溶液處理的比對照，緩苗時間均提早1 d；薯苗成活率也略有提高，其中‘商薯19’的處理T1、T2成活率分為97.00%、96.00%，分別比對照CK提高4個百分點和3個百分點，同時‘煙薯25’的處理T1、T2成活率均為96.00%，比對照CK提高1個百分點。

表2 不同處理對薯苗成活率的影響

2.2 不同處理對甘薯農(nóng)藝性狀的影響

調(diào)查結(jié)果（表3）表明，2個品種的處理T1、T2、T3的葉數(shù)、分枝數(shù)以及主莖長、莖葉鮮干重、根部鮮干重較對照CK 均有增加，其中處理T2對2 個品種的葉數(shù)、分枝數(shù)以及主莖長、莖葉鮮干重增加最為明顯，而處理T1對2個品種的根部鮮干重影響更明顯，增加最大；結(jié)薯數(shù)、莖葉烘干率和根部烘干率較對照也都有不同程度的增加，其中2個品種的根部烘干率則是處理T2最高。

表3 不同處理對甘薯農(nóng)藝性狀的影響

2.3 不同處理對甘薯葉綠素SPAD值的影響

由圖1可知，品種‘煙薯25’的對照(CK)和處理T1、T2及處理T3的甘薯葉綠素SPAD平均值分別為49.6、51.4、53.2 和52.8，與對照(CK)相比，處理T1、T2和T3的SPAD平均值分別增加了3.63%、7.26%和6.45%，其中處理T2的葉綠素SPAD值增加最大，處理T3次之。‘商薯19’的對照(CK)和處理T1、T2及處理T3的甘薯葉綠素SPAD平均值分別為48.9、51.2、53.8 和52.4，與對照(CK)相比，處理T1、T2和T3的SPAD平均值分別增加了4.70%、10.02%和7.16%，同樣是處理T2的葉綠素SPAD值增加最大。根據(jù)測定結(jié)果顯示，雖然各個處理的葉綠素SPAD值均比對照有所增加，但是通過方差分析結(jié)果顯示，與對照(CK)相比，添加納米碳的處理T1、T2和T3均對甘薯葉綠素SPAD值影響不明顯，沒達到顯著差異水平。

圖1 不同處理對甘薯葉綠素SPAD值的影響

2.4 不同處理對甘薯結(jié)薯習性的影響

調(diào)查結(jié)果（表4）表明，2個品種的薯形、薯皮顏色、薯肉顏色、光滑度、條溝等外觀特征，各個處理間沒有區(qū)別；在結(jié)薯數(shù)、大薯數(shù)和單株薯重有一定影響，處理與對照均有增加，其中處理T2增加最大。各處理對單株薯重的影響，‘商薯19’增加表現(xiàn)不顯著，‘煙薯25’較‘商薯19’增加幅度更為顯著。同一品種各個處理與對照間的差異均未達到顯著水平。

表4 不同處理對甘薯結(jié)薯習性的影響

2.5 不同處理對甘薯產(chǎn)量和烘干率的影響

調(diào)查結(jié)果（表5）表明，2 個試驗品種的鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量及烘干率各處理較對照均有增加，其中‘煙薯25’的處理T2的鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量最高，較對照分別增產(chǎn)10%和11.3%，其次是‘煙薯25’的處理2 的鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量最高，較對照分別增產(chǎn)7.10%和7.12%；而‘商薯19’的處理2和處理3，鮮薯產(chǎn)量較對照僅增產(chǎn)2.06%和1.30%，薯干產(chǎn)量較對照僅增產(chǎn)2.64%和3.16%，對產(chǎn)量影響不明顯。

表5 不同處理對甘薯產(chǎn)量和烘干率的影響

2.6 不同處理對甘薯品質(zhì)的影響

由表6的測定結(jié)果可以看出，淀粉型品種‘商薯19’的干物率和淀粉含量各個使用納米碳的處理較對照增加比較明顯，其中處理T2的干物率和淀粉含量增加最多，分別為32.08 g/100 g和22.48 g/100 g。對可溶性糖和維生素C 影響不大，沒有達到顯著差異。鮮食型品種‘煙薯25’的干物率和淀粉含量各個使用納米碳的處理較對照變化不明顯，但是對可溶性糖和維生素C有一定的影響，特別是可溶性糖含量增加比較顯著。

表6 不同處理對‘商薯19’、‘煙薯25’品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

研究結(jié)果說明了，在不同類型甘薯品種上施用納米碳都可以增加薯塊的糖類物質(zhì)含量。對于淀粉型甘薯品種‘商薯19’主要是增加淀粉含量，而對于鮮食型甘薯品種‘煙薯25’主要增加可溶性糖含量。這表明納米碳在甘薯生長過程中，有利于促進光合作用產(chǎn)物向有利于品種生理特性的方向轉(zhuǎn)化儲能，可有效的提高不同品種的甘薯品質(zhì)。喬俊等[23]研究也得出添加納米碳肥料增效劑對作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有很好的促進作用。

試驗結(jié)果也表明，通過復合肥配施納米碳采用處理T2的使用方式效果最好，對淀粉型‘商薯19’和鮮食型甘薯‘煙薯25’的產(chǎn)量分別提高3.51%和10.67%，同時淀粉型‘商薯19’的淀粉含量和鮮食型甘薯‘煙薯25’的可溶性糖含量提高最顯著。因此，在實際生產(chǎn)中推薦栽插薯苗時用1000倍液澆窩，每窩1.0 kg；栽插30 d后，再用1000倍納米碳液均勻噴霧莖葉。

本研究只是在納米碳配施復合肥的不同使用方式方面進行了初步探討，而在不同納米碳的用量方面研究未涉及，下一步將在此方面進一步進行深入研究，以期為納米碳在甘薯應(yīng)用研究提供更加全面的理論支撐。

4 討論

納米碳溶液配施可以有效提高薯苗成活率，并可縮短還苗時間。范立春等[24]研究結(jié)果也得出肥料配合納米碳施用可以健壯植株。同時李一丹等[25]研究表明增加土壤總PLFA 量，且在土壤保水方面具有積極作用。這是由于納米碳材料具有親水特性[26]，在薯苗栽插時澆窩，能在栽植薯苗周圍形成很好的蓄水層，可有效促進薯苗的吸水、保水能力，有利于提高抗蒸騰作用，促進薯苗的生長發(fā)育，從而縮短薯苗還苗時間，提高成活率，可以有效解決丘陵山地在氣候干旱條件下的薯苗栽插節(jié)約用水的問題。

根據(jù)試驗結(jié)果反應(yīng)，施用納米碳對2 個品種的根部鮮重影響比較明顯，特別是處理T2鮮薯產(chǎn)量增加顯著。這與納米碳材料具有改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和性狀的特性是密切相關(guān)的，其通過改善土壤結(jié)構(gòu)性狀進而活化其中的營養(yǎng)物質(zhì)，使得薯苗可以更好的吸收和利用，進而提作物的高光合效率，增加光合產(chǎn)物，促進營養(yǎng)生長，利于薯塊膨大，最終表現(xiàn)為商品薯率和產(chǎn)量的提高。